青藏高原地区油菜秸秆资源化利用模式研究*

孙全平，彭 君

（西藏自治区农牧科学院农业资源与环境研究所，拉萨 850000）

青藏高原地区油菜秸秆资源化利用模式研究*

孙全平，彭 君

（西藏自治区农牧科学院农业资源与环境研究所，拉萨 850000）

从青藏高原油菜的种植现状和油菜秸秆资源量入手，分析了油菜秸秆的可利用量和油菜秸秆的利用价值。针对青藏高原地区油菜秸秆废弃物综合利用和资源化利用的技术现状，文章提出了适宜于青藏高原地区的油菜秸秆资源化利用的4种模式，旨在探索青藏高原地区油菜秸秆资源高效利用的途径，为改善青藏高原地区脆弱的农业生态环境提供参考。

青藏高原 油菜秸秆 资源化利用 生态环境

青藏高原地区自然条件独特、自然资源丰富，土地利用方面以畜牧业为主，农林业次之。目前，随着社会的发展、技术的进步以及对自然资源的不合理利用，使得高原的自然环境正在承受着越来越大的压力。燃料的缺乏导致农牧民大量砍伐冷季牧场的灌木充作薪柴，不仅影响冷季草场的数量和质量，还造成严重的水土流失和风蚀现象。饲草的短缺直接影响到牲畜的生长发育，尤其是冬春大雪覆盖草场时甚至会造成牲畜死亡，从而给农牧民群众带来不可挽回的损失[1]。

油菜是青藏高原地区的主要经济作物，也是该地区的传统作物之一，其分布范围广，品种资源丰富，非常适宜于本地特殊的气候条件[2]。因此，油菜秸秆的可利用量也较大，加之其本身养分含量也较高，开发油菜秸秆资源，实现油菜秸秆循环利用，对当地油菜产业乃至整个农牧业的可持续发展都具有十分重要的意义。

1 青藏高原地区油菜秸秆资源概况

青藏高原上现有耕地约占土地总面积的0.5%，但在农业总产值中它却与畜牧业的比重旗鼓相当。种植业在青藏高原上的地位尤为特殊，虽然耕地仅占土地总面积的0.5%，但种植业的产值却占农业总产值的2/5左右[3]。作为主要经济作物的油菜主要分布在雅鲁藏布江中游谷地和北部的湟水谷地等耕地相对集中、温度水分条件较好的地区。

目前，青海高原油菜播种面积18.33万hm2左右，约占农作物总播种面积的32%，主要分布于高原东北部的黄河、湟水干支流谷地是青藏高原上农业最发达的区域。按照该区油菜总产量48万t，谷草比1.5～1.7 t/t计算，青海高原油菜秸秆的产量约为72万～81.6万 t/a。已创建的万亩以上规模化种植基地，有利于油菜秸秆的收集和开发利用；西藏高原油料作物品种单一，全区油菜生产种植面积在2.67万hm2以上，油菜秸秆的产量约为10.5万～11.9万t/a。从海拔几百米的墨脱县到海拔4 630 m的江孜县龙马区都有分布，种植区域比较广，多集中在藏南雅鲁藏布江中游及其支流年楚河、拉萨河谷地等河谷半干旱农区。

2 青藏高原地区油菜秸秆利用现状

由于青藏高原区冷季草场匮缺畜牧业经营粗放、超量过牧、冬春草场退化，再加上燃料、肥料缺乏，油菜秸秆一直以来都是该地区重要的饲料及燃料来源，但是，近年来随着电力、天然气、沼气、太阳能等能源的普及，油菜秸秆在农民生活中的利用率大幅下降，导致出现了就地焚烧、随意丢弃等现象，造成区域性环境污染。

3 青藏高原地区油菜秸秆资源化利用模式

3.1 油菜秸秆能源化

青藏高原地区能源资源匮乏，当地农牧民一直以来都依靠木柴和牛羊粪等生物质原料作为生活用能，大量砍伐、采掘树木、草皮、荆棘、灌丛作为生活能源，使得原本已经非常脆弱的高原生态环境造成一定程度的污染和破坏[4]。因此，开发利用油菜秸秆资源作为替代生活能源对高原生态环境保护具有重要意义。目前，适宜于当地的油菜秸秆能源化利用的主要途径有两种：一是厌氧发酵产沼气，二是固体成型燃料。

厌氧发酵产沼气是指在厌氧条件下，通过产酸菌、产甲烷菌等多种微生物的共同作用，将秸秆降解成沼气，并产生沼液和沼渣的过程。沼气含有50%～70%的甲烷，可作为农牧民炊事、照明等生活用能。如果将油菜秸秆作为沼气发酵的原料，并将发酵后产生的沼肥加以利用，可以解决燃料、肥料缺乏的问题，进而促进高原农业的可持续健康发展，最终形成良性循环[5]。一座沼气池每年产出的沼气，相当于替代605 kg标准煤或1.5 t薪柴，可减少1.45 t二氧化碳的排放，可保护0.23 hm2林地的生物蓄积量，可减少20%以上农药和化肥施用量。万楚筠等以油菜秸秆为原料进行沼气发酵试验，发现经混菌预处理的100 g油菜秸秆累计产气量达到了 27.7 L，说明油菜秸秆是厌氧发酵产沼气的良好原料，可以推广使用[6]；固体成型燃料是在一定温度和压力作用下，将秸秆压缩成棒状、块状或颗粒状等成型燃料，改善秸秆燃烧性能，提高利用效率，将油菜秸秆制成固体成型燃料可以满足农牧区燃料缺乏季节及冬季沼气不够用时的炊事、取暖用能，具有巨大的发展前景[7]。

3.2 油菜秸秆饲料化

油菜秸秆是优质粗饲料，蛋白、脂肪含量均较高，营养物质丰富。通过秸秆饲料化改进其营养价值是提高养畜生产效益的主要科技手段，可为畜牧业持续发展提供物质保障。在油菜秸秆资源丰富的牲畜养殖优势区，鼓励农牧民采取青贮、微贮、氨化等技术手段将油菜秸秆加工成饲料，可实现牲畜养殖由“放养”变为“圈养”，以农牧结合的方式减轻畜牧业对天然草场的依赖，有利于草地恢复和减缓沙化[8]。

油菜秸秆青贮是指将秋收后尚保持青绿或部分青绿的新鲜油菜秸秆，通过微生物厌氧发酵和化学作用，在密闭无氧条件下制成的一种适口性好，消化率高和营养丰富的饲料，是保证常年均衡供应家畜饲料的有效措施，可解决冬春季节饲草的不足；油菜秸秆微贮就是在油菜秸秆中加入微生物高效活性菌种秸秆发酵活干菌，放入密封的容器中贮藏，经一定的发酵过程，使油菜秸秆变成具有酸香味、草食家畜喜食的饲料。该技术具有技术处理成本低、作业季节长（大部分地区除冬季外，春夏秋三季均可制作微贮饲料）、保存期长和无毒无害等优点；油菜秸秆氨化是将油菜秸秆置于密闭的容器中，以液氨、氨水、尿素、碳酸氢铵中的任何一种氮化合物为氮源，使用占风干秸秆饲料重2%～3%的氨，使秸秆的含水量达到20%～30%，经过阳光自然加温或人工加温处理，保持一定时间，通过氨对秸秆的化学作用和高温的发酵热蒸作用，使秸秆饲料变软变香。秸秆经氨化后，粗蛋白含量和能量利用率可提高近1倍。常用的氨化处理方法有堆垛法、窖氨化法、塑料袋氨化法和炉氨化法等[9]。

3.3 油菜秸秆肥料化

青藏高原大部分地区耕地较少，单位产量较低，每年畜禽粪便中用作燃料的高达60%，只有40%返还回了草地、耕地。特别是牧区目前仍主要以牛粪作燃料，使大量牛粪、草皮、秸秆用于做饭取暖等生活用能上，秸秆和畜禽有机肥还田数量相对较少，导致耕地、草原土壤有机质得不到及时补偿，使高原土壤板结，土壤肥力下降，耕地单位产量降低，草场覆盖率下降，加之水土流失和风蚀的影响，造成耕地土壤退化。

油菜秸秆还田能改良土壤，培肥地力，缓解氮、磷、钾肥和微量元素营养比例失调的矛盾。油菜秸秆直接还田或间接还田都可以增加土壤有机持，释放出氮、磷、钾等养分，还能改善土壤理化性状，提高土壤生物活性。结合施用适量的速效氮肥，使作物前期生长出现早发稳长，中期清秀健壮，后期不早衰，增强作物抗性，减少病害发生，作物产量明显提高，同时又降低生产成本，显著增加经济效益[10]。但是，由于油菜秸秆直接还田会导致下季油菜菌核病传播，因此，应大力提倡油菜秸秆腐熟还田，即在油菜秸秆还田过程中使用腐熟剂，不仅可增加耕地土壤有益微生物的种群数量和秸秆腐解需要的各种酶类，缩短秸秆腐熟时间，还可降低秸秆腐烂过程中对当季作物的负面影响。据李瑞斌等人的研究，秸秆还田配施不同配比化肥，施油菜秸秆腐熟秸秆200 kg/667 m2，减少肥料用量5%～10%，可提高水稻产量0.59%～3.35%[11]。另据刘胜毅的研究，若每667 m2产150 kg油菜籽，根、秸秆、花、壳全部还田，可提供纯氮8.6 kg、磷素2.72 kg、钾素11.4 kg[12]。油菜秸秆还田还可以抗旱保墒，改善土壤理化性状，优化农田生态环境，达到提高青藏高原干旱地区土壤增产潜力的目的。

3.4 油菜秸秆培养食用菌

青藏高原因高海拔、低温冷凉、干旱等恶劣的生态条件使多数农作物不能正常成熟，农业生产力水平有限，基础落后，传统的种植业和养殖业受高海拔生态气候及各种自然灾害制约因素较多，增值空间十分有限。而夏秋季的低温干旱、日照时间长等气候特点又潜在影响诸多经济发展空间及重要的农业生态学特征和开发意义。其中，夏季低温冷凉的气候对发展特色夏秋季食用菌产业在全国具有不可替代的、独有的优势。加之青藏高原工业少、环境污染相对较少，干燥低温的气候条件抑制了多数病虫害的发生与传播，生产的食用菌产品几乎没有农药污染，品质优良，这就为油菜秸秆提供了作为原材料的可能性[13]。

一般秸秆粉碎后可占食用菌栽培料的75%～85%。油菜秸秆木质素及纤维素含量高，加上牛羊等畜禽粪资源十分丰富，稍加处理均能直接栽培食用菌。油菜秸杆与牛、马、羊等畜禽粪便混合均是生产双孢菇、鸡腿菇等草腐类食用菌最理想的原材料。因此，充分利用当地丰富的油菜秸秆及畜禽粪便原材料资源发展食用菌生产，促进自然界物质良性循环，促进农牧民增收，丰富青藏高原地区食用菌鲜菇市场。

4 结语

青藏高原绝大多数地区属于干旱少雨的高原大陆性气候，森林覆盖率低，森林面积少，加上农牧区产业结构不合理，燃料、饲料和肥料等三料缺乏。因此，青藏高原地区开发利用油菜秸秆资源首先要考虑农牧民对“三料”的需求，积极引导和鼓励以油菜秸秆能源化、饲料化和肥料化途径的资源化利用，并给予一定的资金补贴，对于在油菜秸秆资源化利用过程中牵涉到的农机具纳入农机补贴计划；其次，在有条件的地区应合理发展油菜秸秆培养食用菌产业，发展特色种植业，这不仅能够带来可观的经济收入，还能促进农业结构调整，推进绿色循环农业推广，最终实现油菜秸秆综合利用产业的快速健康发展。

但是需要指出的是，由于油菜秸秆含有较高的蜡质、木质素和硅酸盐，细胞壁的结晶度较高，纤维素、半纤维素和木质素之间极其稳定的聚合结构，其利用率和转化率均很低，导致目前其资源化利用技术还不完善。因此，在油菜秸秆综合利用的技术开发与设备研发方面亟需加强。另一方面，还应紧紧抓住当前青藏高原区域生态建设与环境保护的契机，充分发挥油菜秸秆资源化利用所带来的潜在的生态环境保护作用。

[1] 郑度编．中国地理丛书：中国的青藏高原．科学出版社，1985．94～103

[2] 胡颂杰编．西藏农业概论．四川科学技术出版社，1995．128

[3] 温军．青藏高原农牧结合的功能、模式与对策．自然资源学报，2000，15（1）：56～60

[4] 杨跃晶，次仁罗布，李金祥，等．浅谈西藏牛羊粪、薪柴等传统生活能源替代．西藏科技，2008，184（7）：32～35

[5] 刘国欢，邝继云，李 超，等．香蕉秸秆资源化利用的研究进展．可再生能源，2012，30（5）：64～68，74

[6] 万楚筠，刘 睿，黄凤洪，等．油菜秸秆混合发酵降解菌的筛选．中国生物工程杂志，2011，31（6）：70～74

[7] 田宜水．生物质固体成型燃料产业发展现状与展望．农业工程技术：农产品加工，2009，（03）：20～26

[8] 刘 乐，鞠美庭，李维尊，等．秸秆资源化利用的技术经济分析．现代农业科技，2011，（8）：243～245，248

[9] Feng We I，Zhang Liqun，He Long juan，et al．A Mode Research of Straw Recycling Based on Circular Agriculture Theory．Agricultural Science ＆ Technology，2011，12（12）：1921～1924

[10] 洪春来，魏幼璋，黄锦法，等．秸秆全量直接还田对土壤肥力及农田生态环境的影响研究．浙江大学学报（农业与生命科学版），2003，29（6）：627～633

[11] 李瑞斌．油菜秸秆腐熟还田条件下配施化肥对水稻产量的影响．农技服务，2013，30（5）：490～494

[12] 刘昊．油菜生产全程机械化已不遥远．农民日报，2014-06-05（05）

[13] 高淑敏．青藏高原夏秋季食用菌产业区域生产模式研究．安徽农业科学，2011，39（10）：5722～5723

西藏自治区科技重大专项“青稞农机农艺结合技术研究”（Z2016B01N01-03-03）；西藏自治区科技计划项目“高原旱作农业关键技术研究与示范—西藏旱作农田高效用水关键技术研究与典型示范”（Z2016B01N10/03）